Способ ориентированного разделения полупроводниковой пластины на кристаллы Советский патент 1991 года по МПК H01L23/04 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для разделения полупроводниковых пластин на отдельные кристаллы с сохранением их взаимной ориентации

Цель изобретения - увеличение выхода годных и уменьшение трудоемкости.

Способ осуществляют следующим образом.

Полупроводниковую пластину размещают и закрепляют под действием электростатического поля на полимерном носителе, надрезают пластину по межструктурным разделительным линиям на заготовки, затем снимают электроггатическое поле, фиксируют заготовки в шахматном порядке расположенными под ними электродами, создавая под незафиксированными заготовками зазор 5 - 10 мкм над электродами и подают потенциал на электроды, обеспечивающий значение напряженности Б электростатического поля в зазоре, выбранное из выражения

0

СО

СП

СЈ

е-е0,

предел прочности материала 2 разламываемой пластины, Н/м

6 - диэлектрическая проницаемость материала полимерного носителя; Ј0 8.854-10 2-ф/м.5

При воздействии на надрезы пластины разламывающей грани перепада закрепляющей плоскости и регулируемой силы разламывания резко неоднородного поля внешнего источника питания про- JQ исходит безинерционное и надежное разделение пластин на кристаллы. Поверхностная плотность сил разламывания пластины достигает 0,8 - 0,15 МПа.

В надрезах пластины избирательно создается напряженность резко неоднородного электрического поля, вследствие которого плотность силы разламывания, прикладываемой к надрезам, го раздо больше плотности общего усилия 20 электростатического взаимодействия между пластиной и полимерным носителем.

Дополнительное воздействие на . надрезы пластины разламывающей грани 25 перепада закрепляющей плоскости вызывает надежное и качественное разламывание на кристаллы по линиям надреза, где максимальна концентрация махани - ческих напряжений.3Q

Напряженность поля для ячейки, в которой фиксируется заготовка опреде ляют из выражения

Е U/L,

(1)

где U - разность потенциалов между

обкладками ячейки. Напряженность поля для ячейки, в которой заготовка не зафиксирована и под ней электрод опускается относительно общей базовой поверхности закрепляющей плоскости на величину зазора d, определяются из выражения

Е U/( + d)6 + Јd), (2) С

где 5 - диэлектрическая проницаемость

полимерного материала. Плотность силы разламывания пласти на кристаллы в ячейке в первом случае определяют из выражения

f сгЈлЧ2/2 L

(3)

где 6о электрическая постоянная,

. Ј0 8,854-10-12Ф/м,

Плотность силы раз намывания в ячей« ке для второго случая:

f еЈаи2/2 (L + Јd)

(4)

Q

0

5 Q

5

Q

Поскольку наиболее ответственным участком при разделении пластины является ячейка с зазором (L 4- d) и именно параметры этой ячейки обусловливают процесс беспрепятственного разламывания пластины на кристаллы, то необходимую напряженность электрического поля и плотность силы разламывания определяют из выражений (2) и (4).

При этом толщина L и диэлектрическая проницаемость Б пленочного материала известны. Например, для материала полиэтилентерефталат ПЭТФ толщина пленок составляет 10-12 мкм, 6 3,1, для фторлона Ф-2БА 10 мкм, Ј 8,6. Задаваясь, например, напряжением питания устройства в 1,6 кВ, определяют необходимую силу разламывания при глубине опускания d 5 мкм по выражению (4).

Параметром, наиболее полно характеризующим возможность разламывания пластин по надрезам на отдельные кристаллы, является Јс - предел прочности материала, приводимый в справочной литературе для различных полупроводниковых и диэлектрических материалов. Причем должно выполняться условие

, (5)

т.е. необходимую напряженность электрического поля, обеспечивающую плотность силы разламывания, превышающую предел прочности материала пластины, определяют из соотношения

Е л|2Го /ее0 , (6)

получаемого из выражения (3) путем подстановки туда соотношения (5).

Пример. Проводится дисковая резка и разламывание на кристаллы кремниевых пластин и пластин арсени- да галлия толщиной 200-400 мкм и 500- 600 мкм, диаметром 60 мм и более. Габаритные размеры квадратных кристаллов составляют от 0,7x0,,2 до Зх хЗхО,6 мм. Разламывают пластины на кристаллы различных типоразмеров: квадратные, прямоугольные, длиной и шириной 0,7-8 мм.

Пластина,подвергаемая надрезанию и разламыванию,загружается нерабочей

поверхностью на спутник-носитель из фторлона Ф-2БА толгциной 10 мкм. Межструктурные разделительные дорожки совмещаются с участками изолирующих линий столика. На электроды столика подается напряжение питания 1,2 кВ. Безопасный ток утечки составляет 10 А. К свободной поверхности пластины подводится алмазная дисковая пила и производится глубокое надрезание пластины по межструктурным разделительным дорожкам. Глубина непрорезанных перемычек составляет 10 мкм.

15 доемкости, фиксирование и разламывание заготовок осуществляют воздействием на них электростатическим полемs созданным двумя системами электродов, чередующихся в шахматном порядке, каж

Затем при отключенном напряжении питания группа электродов опускается на 5 мкм, создавая разламывающую грань перепада закрепляющей плоскости столика. На электроды столика подается на- 20 дый из которых размещен под заготов- пряжение питания 1,4 кВ противополож- кой кристалла,, при этом электроды од- ной из систем устанавливают вплотную к полимерному носителю, а электроды другой системы устанавливают с зазором 25 относительно полимерного носителя, равным 5-10 MKMS и на них подают потенциал, обеспечивающий величину напряженности Е электростатического поля в зазоре, выбранную из выражения 30

ной полярности. Происходит мгновенное разламывание пластин на кристаллы. Поверхностная плотность электрических сил разламывания составляет 80 кПа, выход годных разделенных кристаллов 99,5%.

Возможность разламывания пластин не по линиям надреза практически отсутствует, так как резко неоднородное поле выбирает линии излома вдоль разламывающей грани перепада закреп- ляющей поверхности (надрезы, где максимальная концентрация механических напряжений). Разламывающее усилие равномерно распределяется по грани перепада - линиям надреза пластины.

35

E-nl2CG Ј-e0;

где Ј(3 - предел прочности материала

разламываемой пластины, Н/м ;

С - диэлектрическая проницаемость материала полимерного носителя|

60 8,854ЧО- 2Ф/м.

Формула изобретения

Способ ориентированного разделения полупроводниковой пластины на кристал - лы, включающий размещение и закрепление под действием электростатического поля пластины на полимерном носителе, надрезание пластины по межструктурным разделительным линиям на

0 заготовки, снятие электростатического поля, фиксирование и разламывание заготовок на кристаллы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годных и уменьшения тру5 доемкости, фиксирование и разламывание заготовок осуществляют воздействием на них электростатическим полемs созданным двумя системами электродов, чередующихся в шахматном порядке, каж

0 дый из которых размещен под заготов- кой кристалла,, при этом электроды од

E-nl2CG Ј-e0;

где Ј(3 - предел прочности материала

разламываемой пластины, Н/м ;

С - диэлектрическая проницаемость материала полимерного носителя|

60 8,854ЧО- 2Ф/м.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для разделения полупроводниковых пластин на отдельные кристаллы с сохранением их взаимной ориентации. Целью изобретения является увеличение выхода годных и уменьшение трудоемкости. Полупроводниковую пластину размещают и закрепляют под воздействием электростатического поля на полимерном носителе, надрезают пластину до межструктурным разделительным линиям на заготовки, затем снимают электростатическое поле. Фиксируют заготовки в шахматном порядке, создавая под незафиксированными заготовками зазор 5 - 10 мкм, на электроды подают потенциал, обеспечивающий значение напряжености Е электростатического поля в зазоре выбранное из выражения E - |2tGHj Е-ЈО где р предел прочности материала пластины, Н/м2:, Ј - диэлектрическая проницаемость материала полимерного носителя; Р 8,854« Ф/м.